Circuito di controllo remoto Quadcopter senza MCU

Prova Il Nostro Strumento Per Eliminare I Problemi





Sebbene i circuiti di controllo remoto di un quadricottero possano essere facilmente acquistati dal mercato o da qualsiasi negozio online, un appassionato hobbista elettronico non è mai autorizzato a imparare come funzionano effettivamente questi e se questi possono essere costruiti o meno a casa?

In questo articolo proveremo a costruire un file semplice circuito di controllo remoto del quadricottero utilizzando componenti discreti e utilizzando moduli di controllo remoto RF e senza coinvolgere i complessi circuiti basati su MCU.



La guida passo passo in realtà farà capire agli hobbisti interessati come è possibile controllare semplicemente un quadricottero utilizzando un concetto PWM.

Abbiamo già imparato le basi del quadricottero , ora esaminiamo una sezione del telecomando che alla fine aiuterà a far volare l'unità a distanza.



Moduli di base richiesti

Gli ingredienti principali che possono essere richiesti per il progetto sono indicati come sotto:

Fondamentalmente richiederemo le seguenti 3 fasi del circuito:

1) Telecomando RF a 4 vie Tx, moduli Rx - 1 set

2) Circuiti generatore PWM basati su IC 555 - 4nos

3) Circuiti controller motore BLDC - 4nos

Trattandosi di una versione casalinga, possiamo aspettarci alcune inefficienze con il design proposto, come l'assenza di joystick per i controlli, che vengono sostituiti con potenziometri o potenziometri, tuttavia ci si può aspettare che la capacità di lavoro del sistema sia alla pari con il unità professionali.

L'unità trasmettitore PWM portatile sarà fondamentalmente costituita dal modulo remoto Tx integrato con 4 circuiti di controllo PWM discreti, mentre il quadricottero dovrà essere racchiuso con 1 circuito Rx integrato con 4 circuiti driver BLDC discreti.

Cominciamo con i circuiti del motore del quadricottero e vediamo come il controller del motore BLDC deve essere configurato e collegato al circuito Rx.

Circuito ricevitore PWM Quadcopter

In uno dei post precedenti abbiamo appreso come un controller motore BLDC versatile potrebbe essere costruito utilizzando un singolo chip, tuttavia questo design non è progettato per azionare motori relativamente più pesanti di un quadricottero, quindi potrebbe non essere adatto per la presente applicazione.

Un'opzione 'fratello maggiore' per il circuito di cui sopra è fortunatamente disponibile e diventa perfettamente adatta per guidare i motori dei quadricotteri. Grazie a TEXAS INSTRUMENTS, per averci fornito questi meravigliosi moduli circuitali specificati per l'applicazione a chip singolo.

Per saperne di più su questo IC driver BLDC ad alta corrente, è possibile fare riferimento alla seguente scheda tecnica pdf dello stesso

https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2015/10/slwu083a.pdf

La configurazione di seguito mostra lo schema del circuito completo del controller del driver del motore del quadricottero utilizzando l'IC DRV11873 che è un circuito del motore BLDC a bassa corrente autonomo costituito da tutte le caratteristiche di protezione richieste come protezione da sovraccarico, protezione termica ecc. Questo modulo costituisce fondamentalmente l'ESC per la nostra attuale unità quadricottero.

Per maggiori informazioni su questo design e sui dettagli PCB, puoi fare riferimento al documento originale di seguito:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv11873.pdf

Circuito di controllo remoto basato su quadricottero PWM

Come funziona

Le piedinature FS e FG dell'IC servono per potenziare l'IC con controlli aggiuntivi attraverso circuiti esterni, poiché non stiamo usando queste caratteristiche nel nostro progetto, questi pin possono essere tenuti inutilizzati e terminati sulla linea positiva attraverso un resistore da 100K.

Il pinout RD dell'IC decide la direzione di rotazione del motore. Il collegamento di questo pin a Vcc tramite un resistore da 100K consente una rotazione in senso antiorario del motore mentre lasciarlo scollegato fa il contrario e consente al motore di ruotare in senso orario.

Il pin # 16 è l'ingresso PWM che viene utilizzato per iniettare un ingresso PWM da una sorgente esterna, variando il duty cycle del PWM si altera la velocità del motore corrispondentemente.

Anche le piedinature FR, CS sono irrilevanti per le nostre necessità e possono quindi essere lasciate inutilizzate come mostrato nello schema, e terminate alla linea positiva tramite una resistenza da 100K.

I piedini U, V, W sono le uscite del motore che devono essere collegate al rispettivo motore trifase BLDC del quadricottero.

Il pinout COM serve per collegare il filo comune del motore trifase, se il tuo motore non ha un filo comune, puoi semplicemente simularlo collegando 3 resistori 2k2 ai pin U, W, W e poi unire i loro comuni termina con il pin COM dell'IC.

Lo schema mostra anche un IC 555 configurato in modalità circuito PWM astabile. Questo diventa una parte del modulo del circuito e l'uscita PWM dal suo pin # 7 può essere vista collegata all'ingresso PWM del circuito IC DRV per avviare i 4 motori con una velocità di base costante e per abilitare il motore un hovering costante velocità in un dato punto.

Questo conclude il circuito ELC principale o il circuito del driver BLDC per il design del quadricottero.

Avremo bisogno di quattro di questi moduli per i quattro motori nel nostro progetto di quadricottero.

Ciò significa che 4 di questi DRV IC insieme allo stadio IC 555 PWM dovranno essere associati a ciascuno dei 4 motori del quadricottero.

Questi moduli assicureranno che normalmente tutti i 4 motori siano impostati a una velocità predeterminata applicando un segnale PWM fisso e identico a ciascuno dei circuiti integrati del controller DRV pertinenti.

Ora impariamo come modificare il PWM tramite un telecomando per modificare le velocità del singolo motore utilizzando un normale telecomando a 4 canali.

Il modulo ricevitore RF (decodificatore PWM)

Il circuito sopra mostra il circuito RF remoto del ricevitore che dovrebbe essere alloggiato all'interno del quadricottero per ricevere dati PWM wireless esterni dal telecomando del trasmettitore remoto dell'utente e quindi elaborare i segnali in modo appropriato per alimentare i moduli controller DRV in dotazione come spiegato nel sezione precedente.

Le 4 uscite denominate PWM # 1… .PWM # 4 devono essere collegate al pin PWM # 15 dell'IC DRV come indicato nello schema precedente.

Queste piedinature PWM dall'unità ricevitore RF si attivano ogni volta che il pulsante corrispondente viene premuto dall'utente nel suo telecomando.

Come deve essere cablato il trasmettitore RF (encoder PWM)

Nella sezione precedente abbiamo discusso del circuito Rx o del ricevitore remoto e di come le sue 4 uscite devono essere collegate ai moduli driver ESC del motore del quadricottero.

Qui vediamo come il semplice trasmettitore RF deve essere creato e cablato con circuiti PWM per trasmettere i dati PWM in modalità wireless all'unità ricevente del quadricottero in modo che le velocità del singolo motore siano controllate semplicemente con la semplice pressione di un pulsante, che alla fine causa il quadricottero per cambiare direzione o la sua velocità, secondo le preferenze degli utenti.

Il circuito mostrato sopra mostra i dettagli di cablaggio del modulo trasmettitore. L'idea sembra piuttosto semplice, il circuito principale del trasmettitore è formato dal chip TSW434 che trasmette i segnali PWM codificati nell'atmosfera e l'HT12E che diventa responsabile dell'alimentazione dei segnali codificati al chip TSW.

I segnali PWM sono generati da 4 stadi del circuito IC 555 separati che possono essere identici a quello discusso in precedenza nel modulo controller DRV.

Il contenuto PWM dei 4 circuiti integrati può essere visto terminato ai rispettivi pinout dell'encoder IC HT12E tramite 4 pulsanti discreti indicati come SW1 ---- SW4.

Ciascuno di questi pulsanti corrisponde e commuta lo stesso pinout del modulo ricevitore di cui abbiamo discusso in precedenza e indicato come PWM # 1, PWM # 2 ... ..PWM # 4.

Significa che la pressione di SW1 può attivare l'uscita PWM n. 1 dell'unità ricevente e questo inizierà ad alimentare i segnali PWM decodificati ricevuti dal trasmettitore al modulo DRV associato e, a sua volta, il motore in questione cambierà la sua velocità di conseguenza.

Allo stesso modo, premendo SW2,3,4 può essere utilizzato per influenzare le velocità degli altri 3 motori del quadricottero secondo i desideri degli utenti.

Circuito PWM IC 555

I 4 circuiti PWM mostrati nel telecomando del trasmettitore RF sopra possono essere costruiti facendo riferimento allo schema seguente, che è esattamente simile a quello che è stato visto sul nostro circuito ESC del controller DRV.

Ricorda che il potenziometro da 5K potrebbe avere la forma di un normale potenziometro e questo potenziometro potrebbe essere utilizzato in aggiunta con i pulsanti per la selezione di velocità diverse sui motori corrispondenti.

Significa che tenendo premuto un pulsante selezionato e spostando contemporaneamente il corrispondente 5KPWMpot si può far aumentare o diminuire la velocità del quadricottero nella direzione prevista.

In alternativa, il PWM potrebbe essere inizialmente impostato a un livello superiore o inferiore e quindi il pulsante corrispondente premuto per consentire al motore del quadricottero corrispondente di raggiungere la velocità preferita, come per l'impostazione PWM.

Specifiche del motore Quadcopter

Il circuito di controllo remoto Qiadcopter sopra spiegato è destinato esclusivamente a scopi di visualizzazione e non può essere utilizzato per il sollevamento di carichi o di una telecamera. Ciò implica che i motori utilizzati nel progetto dovrebbero essere preferibilmente del tipo a bassa corrente.

L'IC DRV11873 è progettato per attivare motori da 15 V, 1,5 A o circa 20 watt ... quindi qualsiasi motore BLDC trifase da 15 a 30 watt può essere utilizzato per lo scopo.

La batteria per questo design quadricottero può essere qualsiasi batteria agli ioni di litio Lipo pr da 12 V in grado di fornire 15 V di picco a 1,5 amp di corrente continua.

Dettagli delle specifiche

Motore CC in miniatura 1306N Outrunner senza spazzole

Tipo: micro motore

Costruzione: magnete permanente

Commutazione: Brushless

Velocità (RPM): 2200 rpm / v

Corrente continua (A): 1,5 ~ 2,6 A.

Tensione (V): 7,4 ~ 11,1 V.

motore cc miniaturizzato: AX-1306N

peso: 8 g

diametro dell'albero: 1,5 mm

Batteria LI-PO: 2-3s

corrente di funzionamento: 1,5 ~ 2,6 A.

efficienza massima: 67%




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